基于小間隔X射線陣列探測器信號采集系統(tǒng)的研制.pdf

1、工業(yè)CT（ICT），即計算機斷層掃描成像，是當(dāng)今無損檢測（NDT）領(lǐng)域的最佳檢測技術(shù)，在工業(yè)產(chǎn)品檢測中得到了廣泛的應(yīng)用。隨著科技的進(jìn)步及制造業(yè)的發(fā)展，在微電子器件、生物工程等領(lǐng)域，物件尺寸趨于小型化，內(nèi)部結(jié)構(gòu)也日益精密復(fù)雜。因此，對工業(yè)CT的檢測效率及圖像分辨率提出了更高的要求。
　　本課題針對這一需求，提出了一種基于小間隔X射線線陣探測器的信號采集系統(tǒng)的設(shè)計方案。該系統(tǒng)可應(yīng)用于低能X射線的小焦點/微焦點CT系統(tǒng)中，實現(xiàn)對小型精密

2、復(fù)雜器件的檢測。作為工業(yè)CT的重要組成部分，信號采集系統(tǒng)的功能是完成X射線信號的采集、轉(zhuǎn)換，再通過傳輸控制系統(tǒng)提供給上位計算機進(jìn)行圖像重建。
　　信號采集系統(tǒng)由信號探測電路、信號轉(zhuǎn)換電路及采集控制電路三部分組成。信號探測電路的主要功能是實現(xiàn)X射線信號的探測及前期轉(zhuǎn)換，選用DT公司生產(chǎn)的線陣探測器芯片X-CARD0.2-256來完成。芯片集成了閃爍體、光電二極管以及調(diào)理電路，能采集20-160KeV的X射線信號并直接轉(zhuǎn)換為模擬電壓信

3、號輸出。同時，該芯片具有較強的抗電磁干擾能力，輸出信號波動小。探測器集成度高，51.2mm長度的探測陣列集成了256個探測通道，像素尺寸僅為0.2mm（實際光電二極管探測尺寸為0.1mm）。信號轉(zhuǎn)換電路的主要功能是實現(xiàn)模擬電壓信號的模數(shù)轉(zhuǎn)換。系統(tǒng)采用AD7674來完成，該芯片具有18bit高轉(zhuǎn)換精度及低噪聲的特點。主控電路的主要功能是監(jiān)控上位機的命令信號、根據(jù)設(shè)備需求控制信號采集系統(tǒng)的探測采集及將采集到的數(shù)據(jù)按要求發(fā)送給傳輸控制系統(tǒng)。課

4、題選用具有并行處理能力的FPGA作為主控芯片。
　　本課題的主要工作可分為硬件電路設(shè)計和邏輯控制設(shè)計兩部分。考慮到系統(tǒng)的擴展性及兼容性，硬件設(shè)計采用了模塊化設(shè)計思想，可根據(jù)不同設(shè)備需求，增減探測器芯片的數(shù)量。邏輯控制設(shè)計采用自頂向下的設(shè)計思路，通過異步RAM及乒乓操作實現(xiàn)數(shù)據(jù)高速采集傳輸。程序使用VerilogHDL語言編寫，并借助QuartusII軟件及ModelSim軟件完成編譯、綜合、仿真。在系統(tǒng)的聯(lián)合調(diào)試中，使用Signa